内骨格：パーツと機能 - 生物学

内骨格は、それが移動した構造にして体を形成することができ、人間と内側からのいくつかの動物の体を支持する構造です。魚、鳥、哺乳類などの動物には内骨格があります。より複雑な動物では、それは筋肉構造のアンカーとして機能します。

人間やワニでは、これらの筋肉は骨に固定されており、それらと相互作用して力を生み出し、屈曲させ、生物の健康と生存を確保するために必要なすべての日常的なタスクを実行します。

動物のさまざまなスケルトンのイメージ。

他の動物（サメなど）は、骨の発達がほとんどなく、主に軟骨で構成された内骨格を持っています。彼らは化石の記録を残さない軟骨のサポートで彼らの完全な成人生活を送っています。これらの内骨格は一般的に骨よりも柔軟性がありますが、耐性は低くなります。

内骨格と外骨格：違い

気管支瘻細胞。内骨格が見えます。出典：©Hans Hillewaert /

内骨格は、体が成長するにつれて成長し、筋肉を簡単に取り付けることができ、柔軟性を提供する多くの関節があります。これはいくつかの点で外骨格とは異なります。

多くの昆虫や甲殻類には外骨格があります。これは、外から体を覆う硬い殻のような構造です。これらの構造は静的です。つまり、成長しません。

外骨格を持つ動物は、生涯を通じて一定のサイズを維持するか、成長するにつれて完全に新しいものを生成するために、古い外骨格に移動します。

対照的に、内骨格は脊椎動物の体の恒久的な部分です。内骨格は胚の段階で発達し始めます。

動物の骨は最初はしばしば軟骨から作られますが、時間が経つと骨化と呼ばれるプロセスを経て骨を回します。動物が成長するにつれて、骨は強化され、厚くなり、完全なサイズまで長くなります。

脊椎動物の骨格系は、簡単に識別できるいくつかの部分によって特徴付けられます。最初は背骨です。すべての内骨格は、動物の中枢神経系を含む円柱のように形成された、取り付けられた椎間板の積み重ねられた脊椎の周りに構築されます。

脊椎の上部には、脳を収容する頭蓋骨があります。このルールの唯一の例外は、頭蓋骨や脳を持たない棘皮動物です。彼の動きは彼の中枢神経系によって完全に制御されています。

手足、ひれ、および他の手足も脊椎から伸びています。ほとんどの動物では、内骨格は筋肉、靭帯、組織で覆われています。

これらのライナーは、内骨格が体の動きと運動制御に重要な役割を果たすことを可能にします。内骨格によって提供される骨構造により、体は正確に立ったり、座ったり、曲がったり、泳いだりできます。

臓器保護も同様に重要な内視鏡機能です。脊椎動物の体は、心臓、肺、腎臓、肝臓などの内臓の複雑なシステムによって規制されています。内骨格はこれらの臓器を損傷から保護し、肋骨の「ケージ」で保護します。

内骨格の主な機能は次のとおりです。

-体にサポートを提供し、形状を維持するのに役立ちます。そうしないと、体が安定しません。

-繊細な内臓、たとえば心臓や肺を損傷から保護する胸郭を保護する

-体内のカルシウムとリン酸塩のリザーバーとして機能します。

-血液細胞を製造する。赤血球は骨髄で作られ、これは血液細胞の一定の供給を維持します。

-体が立って、座って、曲がって、正確に泳ぐことができます。

利点には、重量と成長をサポートする強力な特性が含まれます。外骨格は体重による成長を制限する可能性があるため、内骨格は一般に、より良い体重負荷のために大型の動物に見られます。

主な利点は、内骨格を筋肉のてこやアンカーポイントとして使用できることです。これは、私たちのスケールで非常に重要な生体力学的卓越性があることを意味します。

アリやクモは、それ自体のスケールでのサイズに比べて多くの強さを持っていますが、それが人間のサイズである場合、その筋肉組織が硬い外骨格内に閉じ込められているため、ほとんど立ち上がることができません。

また、他の臓器を圧迫することなく簡単に呼吸できるので、肺を持つ生き物は柔軟な内骨格と胸郭を持つことがはるかに簡単です。

ヤツメウナギ

脊椎動物の系統の最も初期の骨格は、コラーゲンのない非石灰化軟骨内骨格でした。ランセット、ヤツメウナギ、ウィッチフィッシュなどの分類群では、主に咽頭に関連していた。

コラーゲンIIの進化後、コラーゲンベースの軟骨が形成される可能性があります。コラーゲンの骨格を持たない動物とは対照的に、いくつかの初期の軟骨魚類（サメなど）は、軟骨内骨化プロセスを通じて骨格部分を形成することができました。

しかし、化石の記録がないため、正確な起源の時期とこのメカニズムが使用された範囲は不明です。

進化論的な観点から見ると、軟骨内骨化は2種類の骨形成の中で最も若いです（最古の真皮骨は膜内骨化によって形成されました）。

それは、軟骨テンプレートの置換によって脊椎動物の骨格で生産されました。軟骨内骨化プロセスは、皮膚の骨シールドの進化中に進化していた分子ツールを使用した軟骨膜骨沈着から始まり、徐々に進化しました。

これは、主にサメの骨格の起源に関する研究によって示されているように、軟骨の分解と軟骨内骨沈着のプロセスの進化に先行しました。軟骨内骨化は、脊椎動物の四肢の発達に構造的サポートを提供しました。

陸生脊椎動物の出現により、骨格機能は新しい方向に拡大しました。骨はまだカルシウムとリンの貯蔵庫であり、体の脆弱な部分のシールドとして機能しましたが、血球産生の場所としての役割も果たし始め、動きと機械的サポートを可能にしました。